IV. Самокоммутируемые var компенсаторы

Применение самокоммутируемух (также известны как силовые коммутируемые) преобразователей в качестве средства компенсации реактивной мощности продемонстрировано как эффективное решение. Эта технология была использована для реализации более сложного компенсирующего оборудования, такого как статические синхронные компенсаторы (СТАТКОМЫ), UPFCs и DVRs.

А. Принципы работы

Со значительным прогрессом коммутируемых полупроводниковых приборов внимание было сосредоточено на самокоммутируемых Вар компенсаторах, способных генерировать или поглощать реактивную мощность, не требуя больших батарей конденсаторов и реакторов. Возможны несколько подходов, в том числе источник тока и источник напряжения в качестве преобразователей (VSC). Подход с источником тока показан на рис. 14, используемый реактор снабжен регулируемым постоянным током, а источник напряжения-инвертор, показанный на рис. 15, использует конденсатор с регулируемым напряжением постоянного тока.

Основные преимущества самокоммутируемых Вар компенсаторов является значительное сокращение размера и потенциальное снижение стоимости, достигнутое за счет исключения большое количество пассивных элементов, и требование относительно низкого потенциала для полупроводниковых переключателей. Из-за их меньшего размера, самокоммутируемые Вар компенсаторы хорошо подходят для применения при ограниченном пространстве. Самокоммутируемые компенсаторы используются для стабилизации передающей системы, улучшения регулирования напряжения, поправки энергетических факторов, а также поправки дисбаланса нагрузки. Кроме того, они могут быть использованы в качестве поперечных и продольных компенсаторов. На рис. 16 показан поперечный Вар компенсатор, реализованный с повышением типа VSC.

Пренебрегая внутренними потерями мощности общего конвертора, контроль реактивной мощности осуществляется путем регулировки амплитуды основного компонента выходного напряжения Vmod, которое может быть модифицировано с PWM моделью, как показано на рис. 17.

Когда Vmod больше, чем напряжение Vcomp, Вар компенсатор создает реактивную мощность [рис. 16 (б)], а когда меньше Vmod, чем Vcomp, компенсатор поглощает реактивную мощность [Рис. 16 (С)]. Его принцип работы схож с синхронной машиной. Компенсация тока может быть ведущей или отстающие, в зависимости от относительной амплитуды Vmod и Vcomp. Конденсатор, подключенный к постоянному звену преобразователя, остается постоянным и равным рекомендованному значение Vref со специального контура обратной связи, который контролирует фазовый угол сдвига между Vmod и Vcomp. Амплитудой выходного напряжения Vmod компенсатора можно управлять путем изменения коммутации картины показателя модуляции (рис. 17) или путем изменения амплитуды преобразователя постоянного напряжения Vd. Быстрое время отклика достигается путем изменения показателя переключения картины модуляции вместо Vd. Преобразователь напряжения постоянного тока изменяется путем регулировки небольшого количества активной мощности, потребляемой преобразователем и определяется (7)

где XS преобразователь связя реактора , и фазовый угол сдвига между напряжениями Vmod и Vcomp.

Одной из основных проблем, которую необходимо решить, чтобы использовать самокоммутируемые преобразователи в высоковольтных системах, является ограниченная мощность контролируемых полупроводников [изолированным затвором биполярных транзисторов (IGBT) и объединенного входа коммутируемых тиристоров (IGCT)], доступных на рынке. Актуальные полупроводники обладают пропускной способностью в несколько тысяч ампер и выдерживают обратное напряжение 6-10-кВ, которых явно не достаточно для высоковольтных применений. Эта проблема может быть преодолена с помощью более сложных схем преобразователей, как описанные ниже.

B. Многоуровневые компенсаторы

Многоуровневые преобразователи изучаются и некоторые схемы используются сегодня в качестве SVC. Основные преимущества многоуровневых преобразователей отсутствие генерации гармоник и возможность увеличения напряжения из-за последовательного соединения мостов или полупроводников. Самая популярная принятая сегодня это трехуровневая с нейтральной точкой (NPC) схема.